含磺酸官能基之金屬有機骨架合成與性質研究

Synthesis and Properties of Sulfone Functionalization Metal-Organic Frameworks

張藝馨(I-Hsin Chang)

指導教授 ： 林嘉和

中原大學/理學院/化學研究所/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6840/cycu201300255

摘要

在本論文第四章中，利用有機合成的方式對有機分子進行前置設計，有策略性的接上官能基化有機分子，並利用合成的配位基(ligand)為2,2'-磺醯基-4,4'-聯苯基二甲酸(2,2'-sulfone-biphenyl-4,4'-dicarboxylic acid, H2SBPDC)，並合成出MOFs(Metal Organic Frameworks)孔洞材料，配位基與其MOFs的分子式分別為：
[H2SBPDC]……………………………..(1)
[Al(OH)(SBPDC)]…………...................(2)
[Zr6O4(OH)4(SBPDC)4]…………...........(3)
以粉末X-ray繞射儀來鑑定其分子結構外，並利用SEM觀察材料尺寸，變溫PXRD、熱重分析、紅外光光譜、吸脫附儀，來探討化合物特性。
研究結果發現，接上磺酸官能基的化合物2 CO2吸附量，比未接上的官能基之等結構DUT-5佳，因所接上的磺酸官能基與CO2有酸鹼作用，也進一步透過密度泛函數理論計算加以證明。
在質子導電方面，化合物2的質子導電度為1.7510-8Scm-1，化合物3為1.6910-7Scm-1，證明我們合成的新穎材料在質子導電有進一步的應用。

關鍵字

金屬有機骨架孔洞材料 ； 磺酸官能基

並列摘要

Ligand-fuctinonalization as a Strategy for a series of porous metal-organic framework (MOFs) of [Al(OH)(SBPDC)] (2), [Zr6O4(OH)4(SBPDC)6] (3), (H2SBPDC =2,2'-sulfone-biphenyl-4,4'-dicarboxylic acid) were synthesized under solvothermal reactions. These complexes were also studied by the powder X-ray diffraction (PXRD), scanning electron microscopy, variable temperature PXRD, thermogravimetric analysis, Fourier transform infrared spectroscopy and gas adsorption measurement.
The experimental results suggested that compound 2 with soulfon functionalization have more CO2 uptake than DUT-5. Further, the Density Functional Theory calculations proved that Soulfon group has acid-base interaction with CO2 .
The Proton conductivity of 2 and 3 has also been measured which is found to be 1.7510-8 S cm-1 and 1.6910-7 S cm-1 respectly.

並列關鍵字

metal-organic framework ； MOFs ； solfone group ； aluminium

參考文獻

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